橋梁養(yǎng)護檢測加固一體化技術

韓明祥，黎希

（1.撫州市公路事業(yè)發(fā)展中心，江西 撫州 344000；2.撫州贛東公路設計院有限公司，江西 撫州 334400）

0 引言

橋梁工程是我國重要的基礎設施工程，其質量關系著人們日常出行安全。為在保障工程質量的前提下縮短工程建設周期，實現(xiàn)成本效益與質量效益的統(tǒng)一，應用一體化技術進行橋梁工程的養(yǎng)護、質檢、加固，可以準確找出現(xiàn)有的問題，提高優(yōu)化效率，確保橋梁工程建設的穩(wěn)定性、科學性。

1 工程概況

某橋梁工程建設以預應力結構基礎，采用空心板結構施工方式，跨度24個，其中主橋的跨度數(shù)量為10個，采用預應力連續(xù)箱梁進行施工。橋梁為東西走向，東引橋區(qū)域共計6跨，西引橋共計8跨，東側孔跨設計參數(shù)為3.8m×14m，西側孔跨設計參數(shù)為10m×12m。工程建設由2020年3月6日開始施工，于2021年3月竣工，采用一體化技術對橋梁進行質量檢測，采取加固措施對其進行優(yōu)化處理。

2 一體化技術應用流程

以往的橋梁工程建設期間養(yǎng)護、檢測、加固是分開進行的，檢查工作由施工單位單獨完成，加固施工或者質量檢驗委托第三方單位開展。由于該工程階段性復雜，導致質量管理差異較大，存在一定的安全風險與質量問題，竣工驗收周期也有所延長。一體化技術應用減少了該階段中的管理屬性，界定了各單位之間的責任，實現(xiàn)現(xiàn)有資源的整合，實現(xiàn)了養(yǎng)護技術、檢測技術、加固技術之間的科學銜接。具體技術應用流程可以分為三步，具體如下：

（1）檢測評估：進行養(yǎng)護檢測，開展檢測評估工作，檢測評估內容包括橋梁結構性檢查，橋梁隧道、涵洞等項目檢查。按照檢查對象性質將其分為經常檢查項目、定期檢查項目、特殊項目檢查，定期檢查項目采用定期觀測的方式執(zhí)行，特殊檢查需要對結構的應力變化情況、材料質量、荷載能力等進行檢測。

（2）加固技術：根據(jù)檢查結果制定加固方案，確定施工技術。其中包括具體方案的設計工作、施工圖紙的設計工作、技術方案明確。加固設計應制定多個方案并對其進行執(zhí)行，開展成本預算編制工作，對所需的相關材料、相關設備以及質量評定標準進行明確，組織開展加固項目。

（3）施工階段：施工時，對現(xiàn)有問題進行修復與完善，通過耐久性修復、荷載性能優(yōu)化、結構性優(yōu)化等方式進一步提高橋梁工程的性能質量，使其達到質量驗收標準。

3 一體化技術在橋梁工程檢測評估中的應用

3.1 檢測技術應用

將一體化技術應用到橋梁檢測之中，需要對橋梁的健康情況進行檢測，判斷橋梁工程的現(xiàn)有狀態(tài)，并將橋梁的基本信息作為檢測工作開展依據(jù)。橋梁工程建設技術應用需要對內容進行明確，按照檢測要求將其分為三個部分，具體如下：

（1）表觀檢測：表觀檢測是指觀察判斷橋梁的表面損傷情況，通過肉眼觀察的方式對橋梁的各結構點以及各結構表面進行薄弱點問題[1]。主要是判斷橋面系是否存在結構性損傷，橋梁的上部結構區(qū)域或者下部結構區(qū)域是否存在表觀質量問題，支座區(qū)域是否存在應力損傷問題，將檢測結果進行處理，列入經常檢查項目之中。

（2）材質檢測：通過表面檢測了解橋梁工程的表面是否存在損傷之后，開展材料實際情況檢測工作。該檢測工作主要分析內部是否存在一定的缺陷，質量是否存在問題。該檢測主要內容是混凝土的結構性強度參數(shù)、內部結構是否完整、鋼筋框架結構是否受到影響，保護層的厚度是否達標。

（3）荷載檢測：對橋梁工程的內部結構問題進行檢測之后，對橋梁的荷載參數(shù)進行計算，在此應用動態(tài)的信息技術與數(shù)據(jù)庫技術進行荷載試驗，同時采用動載和靜載的方式對橋梁的荷載強度進行評估，并應用公式對最終的結果進行計算，記錄最大荷載強度。

3.2 養(yǎng)護檢測評估應用

布置具體的測量點，明確測量方法與測量區(qū)域。應用超聲回彈技術對混凝土強度參數(shù)指標進行評估，對特殊應力節(jié)點位置的強度進行評估。對每個區(qū)域進行檢測，共設計回彈點數(shù)量14個，每個檢測點的靜距離控制在2cm左右，分布均勻。得出最終結果，將其記錄在信息系統(tǒng)之中，判斷強度變化情況[2]。

保護層的檢測應用電磁法進行，使用探頭對保護層的強度情況進行評估，該技術可以反映橋梁結構內部是否存在鋼筋以及鋼筋結構的實際情況，檢測人員通過觀察磁場強度變化的方式了解內部結構是否存在問題。該檢測技術應用簡單，操作便捷，所提取的檢測結果具有準確性，可以應用于保護層檢測中。

內部結構檢測同樣采用超聲波檢測技術，通過超聲波的反饋速度變化判斷橋梁混凝土內部結構情況，可以了解內部結構中是否存在裂縫。分別進行靜載試驗、動載試驗，設計試驗場景。使用重力卡車負載重物的方式開展靜載實驗，將試驗結果繪制成圖表，對各項數(shù)據(jù)進行記錄，將其繪制成為曲線圖，觀察靜載情況下的應力變化，以此作為判斷橋梁擾度以及索力因素的重要依據(jù)。動載試驗對技術的要求較高，需要應用信息技術建立動力測試系統(tǒng)，對動態(tài)負載期間的內部應力結構變化情況進行反饋，通過獲取振動頻率等數(shù)據(jù)，判斷荷載變化情況。

3.3 橋梁加固技術應用

橋梁加固技術應用根據(jù)檢測評估結果制定加固措施，科學選擇適宜的加固工藝。目前，比較常用的兩種加固技術包括粘貼碳纖維技術、粘貼鋼板技術兩種。粘貼碳纖維技術是指使用黏結劑復合材料，將其粘貼到混凝土結構表面，將碳纖維與混凝土結構結合，組成共同受力結構，提高橋梁的結構性強度[3]。該加固技術應用首先需要做好準備工作，在準確結構檢驗的基礎上，確定需要加固的區(qū)域，并對該區(qū)域表面的混凝土污染物質進行清洗、處理，并在底層位置涂刷相應的樹脂材料，隨后將其刮涂平整，最后進行碳纖維的粘貼與保護。該技術應用需要明確加固布設標準與鋼筋數(shù)量之間的關系，達到提高結構應力強度的目的，公式如下：

式（1）中：Aa為粘貼碳纖維的數(shù)量；F為混凝土結構中鋼筋的抗拉參數(shù)；Ae為應力條件下鋼筋需要拓展的面積參數(shù)；f為碳纖維的應力抗拉值?；谏鲜鲫P系的計算明確碳纖維的粘貼數(shù)量，確保不會出現(xiàn)材料浪費情況。

基于粘貼鋼板技術的應用，根據(jù)養(yǎng)護檢測結果對結構中的薄弱節(jié)點以及薄弱區(qū)域進行明確。在邊緣區(qū)域涂抹一定數(shù)量的環(huán)氧樹脂，將鋼板粘貼到指定的區(qū)域，使其達到加固的效果。鋼板具有一定的強度，將其粘貼在橋梁表面結構上，可與橋梁結構組合成為統(tǒng)一的受力體，使橋梁整體結構的抗剪力與強度均有所增強，有效提高橋梁的荷載能力，延長橋梁的使用壽命。該技術通過設置帶狀鋼板，確保布設方向與應力變化方向處于平行的狀態(tài)，在跨縫區(qū)域布設錨固板，提高橋梁結構的穩(wěn)定性，具體技術應用方式如圖1所示。

圖1 粘貼鋼板加固技術應用

該技術在橋梁工程加固中應用需要計算鋼板的錨固長度，并對其黏結長度進行計算，具體公式如下：

式（2）中：ta為鋼板材料在表面區(qū)域粘貼的厚度；Fa為混凝土結構的抗剪力參數(shù)值；Fb為加固鋼板的強度值?；谏鲜龉降挠嬎愦_保黏結長度L可以滿足橋梁工程建設的質量需要。

基于粘貼碳纖維加固技術在案例中的應用，對其加固效果進行評價。應用信息技術建立仿真系統(tǒng)模型，將橋梁結構、材料、應力參數(shù)、強度方式等輸入到系統(tǒng)之中，考慮在最不利的情況下橋梁結構的應力變化情況。預應力荷載主要集中在橋梁結構的梁體位置上，可能會導致地板位置可能存在一定的擾度因素。因此，采用橫向預應力加固的方式效果較好，可以起到增強橋梁結構穩(wěn)定性、提高結構質量的作用。

3.4 檢測結果分析

對橋梁結構局部荷載變化采用靜動結合的荷載試驗方式，車輪荷載接觸面積在0.14m2，根據(jù)預應力變化結果確定最不利情況，應用最不利原理開展加固作業(yè)。根據(jù)預應力變化情況對粘貼區(qū)域和粘貼間距進行計算，碳纖維板粘貼距離設置為55cm，對其進行均勻布置。根據(jù)公式計算應力變化情況，當外在應力達到55kN時，加固后混凝土結構的正應力數(shù)值為1.5MPa。若繼續(xù)增加外在應力，達到80kN時，則正應力數(shù)值參數(shù)會隨之減少，橫向正應力為負數(shù)。

檢測結果表明，案例橋梁結構橋墩位置的伸縮縫存在一定的松動情況，導致工程存在一定的安全隱患。采用表面觀測的方式明確橋梁表面區(qū)域存在的缺陷，發(fā)現(xiàn)瀝青鋪設不平整，存在很多凹凸區(qū)域。上側區(qū)域的結構檢查結果表明，預應力箱梁周邊跨度區(qū)域水密性效果較差，存在一定的孔洞，已經出現(xiàn)明顯的滲水問題，顏色已經發(fā)生一定的變化[4]。主箱梁位置的混凝土存在區(qū)域性剝落問題，預應力結構存在破損，部分區(qū)域混凝土表面存在一定的麻面問題，綜合判斷檢驗結果，其存在一定的質量問題和安全隱患，需要采用加固技術對其進行修復，確保橋梁工程建設質量。

根據(jù)相關標準對保護層結構進行檢測，檢測結果表明，大部分保護層不存在故障因素和相關問題，跨箱梁底板位置檢測結果中的數(shù)值變化比較穩(wěn)定。有一個跨箱梁底板位置檢測結果數(shù)值波動頻率較大，該保護層區(qū)域存在一定的安全隱患，需要對其進行處理。

采用超聲技術對案例中的橋梁混凝土結構強度進行檢測，最終結果如表1所示。

表1 混凝土強度檢測結果表

3.5 綜合評價

應用橋梁工程養(yǎng)護檢測與加固一體化技術，可以準確識別橋梁工程系統(tǒng)結構穩(wěn)定性情況，對質量缺陷內容和質量問題進行分析，應用粘貼碳纖維板的方式進行加固，有效改善了裂縫故障問題，橋梁應力狀態(tài)良好[5]。該案例工程在沒有第三方參與的情況開展檢驗工作，有效地組合了現(xiàn)有資源，節(jié)省了成本支出，竣工時間也得以提前。

4 結語

綜上所述，相較于傳統(tǒng)檢測和養(yǎng)護技術，橋梁養(yǎng)護檢測加固一體化技術應用可以準確識別橋梁的質量狀態(tài)，通過加固手段的應用，提高橋梁的性能，可以準確評估出橋梁建設的實際狀態(tài)，提高工程建設的經濟效益，具有廣闊的發(fā)展空間。